NO167321B

NO167321B - ROER CONNECTION.

Info

Publication number: NO167321B
Application number: NO851124A
Authority: NO
Inventors: Jr Joseph William Pallini; David Jeffry Rohweller
Original assignee: Vetco Offshore Ind Inc
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1985-03-21
Publication date: 1991-07-15
Also published as: BR8501340A; NO167321C; GB2156467A; CA1245688A; US4603886A; FR2561748A1; FR2561748B1; GB2156467B; GB8506402D0; NO851124L

Description

Oppfinnelsen vedrører rørkoblinger som angitt i den innledende delen av patentkrav 1. The invention relates to pipe connections as stated in the introductory part of patent claim 1.

En støter ofte på vansker ved sammenkobling av rørseksjoner etterhvert som rørstrengen senkes fra et flytende plattform mot et undersjøisk brønnhode. Koblinger av smekktypen såsom framstilt i U.S. patentskrift nr. 3.345.085 (James W.E. Hanes) har blitt benyttet til dette formålet. Disse tillater en viss grad av skjev innstilling når en skjøt stikkes inn i den andre og gir en hurtig sammenføyning, noe som er viktig på grunn av de høye driftskostnader ved flytende boreplattformer. Difficulties are often encountered when connecting pipe sections as the pipe string is lowered from a floating platform towards a subsea wellhead. Snap type couplings as manufactured in the U.S. U.S. Patent No. 3,345,085 (James W.E. Hanes) has been used for this purpose. These allow a certain degree of misalignment when one joint is inserted into the other and provide a quick joining, which is important due to the high operating costs of floating drilling platforms.

I nevnte patentskrift er det også beskrevet en framgangsmåte for bruk av skruer i en muffe for å klemme sammen låseringen og for å lette utkoblingen av skjøten når dette kreves. En har imidlertid støtt på vansker på grunn av de begrensninger med hensyn på innstikkingsvinkelen som skjøten setter, og det har også vist seg å kunne oppstå vansker ved forsøk på å koble ut skjøten. In the aforementioned patent document, a procedure for using screws in a sleeve to clamp the locking ring together and to facilitate disconnection of the joint when this is required is also described. Difficulties have, however, been encountered due to the limitations with regard to the insertion angle that the joint sets, and it has also been shown that difficulties can arise when attempting to disconnect the joint.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe tilveie en kobling med forbedrede It is therefore an object of the present invention to provide a link with improved

innstillingsegenskaper og bedre utkoblingsegenskaper; dette under opprettholdelse av koblingens høye styrke og fasthet. tuning characteristics and better tripping characteristics; this while maintaining the coupling's high strength and firmness.

Oppfinnelsens formål oppnås med en anordning med trekk som angitt i den karakterisertende delen av patentkrav 1. Ytterligere trekk vil framgå av de tilhørende uselvstendige krav. The purpose of the invention is achieved with a device with features as stated in the characterizing part of patent claim 1. Further features will appear from the associated independent claims.

Ifølge oppfinnelsen har en kobling av tapp- og muffeutførelse med smekkvirkning et antall avtrappede sylindriske partier med innbyrdes avvikende diameter, slik at innstikkingen av koblingen lettes. Klaringen mellom partiene med ulik diameter er minimal ved et mellomliggende parti. Større klaring på hver side av dette mellomliggende partiet tillater en større innstikkingsvinkel. According to the invention, a coupling of pin and socket design with snap action has a number of tapered cylindrical parts with mutually different diameters, so that the insertion of the coupling is facilitated. The clearance between parts of different diameters is minimal with an intermediate part. Greater clearance on either side of this intermediate portion allows a greater insertion angle.

Den tette pasning ved mellompartiet virker som et sentraliseringsorgan under demonteringen. Den begrenser forskyvning av tappen inne i muffa under påvirkningen fra utkoblingsskruene. Dette motvirket på sin side at låseringen henger seg opp på den tilstøtende flaten av muffa. The tight fit at the intermediate part acts as a centralizing device during disassembly. It limits displacement of the pin inside the sleeve under the influence of the disconnection screws. This, in turn, prevented the locking ring from hanging up on the adjacent surface of the sleeve.

Kanten på muffas belastningsopptagende flate er litt avfaset, hvilket ytterligere letter utkoblingen ved å 5 motvirke at ringen henger seg opp. Dessuten er kanten på splittringen avskrådd i en begrenset avstand fra spalten. The edge of the sleeve's load-absorbing surface is slightly chamfered, which further facilitates disconnection by preventing the ring from hanging up. Moreover, the edge of the split is chamfered at a limited distance from the slot.

Koblingen oppviser følgelig lett innstikkingsmulighet The coupling therefore has the possibility of easy insertion

og kan kobles ut på en lett og pålitelig måte. and can be disconnected easily and reliably.

I den følgende vil oppfinnelsen forklares nærmere ved 10 hjelp av eksempel på utførelse og med henvisning til vedlagte tegninger, der In the following, the invention will be explained in more detail by means of examples of execution and with reference to the attached drawings, where

fig. 1 viser i sideriss koblingens muffe- og fig. 1 shows a side view of the coupling's sleeve and

tappelement før sammenkobling; tapping element before interconnection;

fig. 2 er et detaljert snitt gjennom et parti av den fig. 2 is a detailed section through part of it

15 sammenkoblede skjøten; fig. 3 er et detaljert snitt gjennom tappelementet; fig. 4 er et planriss av låseringen; og fig. 5 er et snittriss av låseringen nær spalten og viser en spesiell skråkant. 20 Fig. 1 illustrerer generelt koblingens muffe 10 og tapp 15 connected joint; fig. 3 is a detailed section through the tap member; fig. 4 is a plan view of the locking ring; and fig. 5 is a sectional view of the locking ring near the slot and shows a special beveled edge. 20 Fig. 1 generally illustrates the coupling's sleeve 10 and pin

12. Tappen bærer en låsering i form av en 12. The pin carries a locking ring in the shape of a

splittring 14 og er også forsynt med en opprettingsstift 16. Opprettingsstiftens eneste oppgave er å hindre dreining av split ring 14 and is also provided with an alignment pin 16. The alignment pin's sole task is to prevent rotation of

koblingen etter sammenføyning. the link after joining.

25 Et større antall skruer 18 er anbragt i gjengede boringer i muffa for å presse sammen ringen 14 når det er ønskelig at koblingen utløses. Den beskrevne koblingen er beregnet for et rør med en diameter av ca. 76 cm (30"). Den kan generelt benyttes i 30 rørdiameterområdet fra ca. 51 cm til 122 cm (20-48") i forbindelse med de beskrevne diametrale klaringer som er ens innenfor nevnte dimensjonsområde. A larger number of screws 18 are placed in threaded bores in the sleeve to press together the ring 14 when it is desired that the coupling is released. The described connection is intended for a pipe with a diameter of approx. 76 cm (30"). It can generally be used in the pipe diameter range from about 51 cm to 122 cm (20-48") in connection with the described diametral clearances which are the same within said dimension range.

Bøssingen 10 har en belastningsopptagende skulder 20 for å gjøre det mulig å heve koblingen, samt rørstrengen som 35 den er festet til. Ved sin øvre ende har den åpning 22 som vider seg ut i retning oppover idet det veggpartiet som avgrenser åpningen danner ca. 20° med vertikalplanet. I nærheten av sin øvre ende har den et første sylindrisk innvendig omkretsparti 24 som strekker seg ned til låseringsporet 26. Dette omkretspartiet etterfølges deretter av et mellomliggende, sylindrisk omkretsparti 28 med mindre diameter enn det første omkretspartiet. Etter dette følger et mot den nedre enden forløpende, konisk parti 30, som danner ca. 10° med vertikalplanet, og deretter et siste sylindrisk omkretsparti 32, som strekker seg til en oppadvendt innvendig stoppeskulder 34. The bushing 10 has a load-absorbing shoulder 20 to make it possible to raise the coupling, as well as the pipe string to which it is attached. At its upper end, it has an opening 22 which widens in an upward direction, with the wall portion delimiting the opening forming approx. 20° with the vertical plane. Near its upper end it has a first cylindrical inner circumferential portion 24 which extends down to the snap ring groove 26. This circumferential portion is then followed by an intermediate cylindrical circumferential portion 28 of smaller diameter than the first circumferential portion. This is followed by a conical section 30 running towards the lower end, which forms approx. 10° with the vertical plane, and then a final cylindrical circumferential portion 32, which extends to an upward-facing internal stop shoulder 34.

Tappen 12 har minst tre, men fortrinnsvis fem ulike sylindriske omkretspartier. Det første, det mellomliggende og det siste omkretspartiet er de viktigste, men det fjerde og det femte i tillegg er å foretrekke. Det første omkretspartiet 36 med størst diameter strekker seg ovenfra ned til et låseringspor 38. Like under dette låseringsporet finnes det et fjerde sylindrisk omkretsparti 40 med mindre diameter. The pin 12 has at least three, but preferably five different cylindrical circumferential parts. The first, the intermediate and the last circumferential part are the most important, but the fourth and the fifth are also preferable. The first circumferential portion 36 with the largest diameter extends from above down to a locking ring groove 38. Just below this locking ring groove there is a fourth cylindrical circumferential portion 40 with a smaller diameter.

Et 20° konisk parti 42 forbinder partiet 40 med et mellomliggende sylindrisk omkretsparti 44 med mindre diameter og som strekker seg til et O-ringspor 46. Umiddelbart under dette O-ringsporet finnes det et femte sylindrisk omkretsparti 48, som over et 10° konisk parti 50 er forbundet med et siste sylindrisk omkretsparti 52, som strekker seg til tappens 12 neseparti. A 20° conical portion 42 connects the portion 40 with an intermediate cylindrical circumferential portion 44 of smaller diameter and which extends to an O-ring groove 46. Immediately below this O-ring groove there is a fifth cylindrical circumferential portion 48, which above a 10° conical portion 50 is connected to a final cylindrical peripheral portion 52, which extends to the nose portion of the pin 12.

Dimensjonen A er forskjellen i radial dimensjon mellom diameteren for flaten 44 innenfor (over) O-ringsporet og flaten 48 utenfor (nedenfor) O-ringsporet 46. Denne forskjell er på ca. 0,51 mm (0,02") og på omkretsen bør klaringen være mellom ca. 0,76 mm og ca. 2,29 mm (0,03-0,09"). Dette vil gi tilstrekkelig tett pasning for at O-ringen skal fungere tilfredsstillende og minsker faren for at koblingen skal henge seg opp på denne kanten under innstikkingsoperasjonen. Forskjellen mellom flaten 48 og flaten 50 som er illustrert ved dimensjonen B er på ca. 7,62 mm (0,3") og på omkretsen bør klaringen være på mellom ca. 12,7mm og 25,4 mm (0,5-1,0"). The dimension A is the difference in radial dimension between the diameter of the surface 44 inside (above) the O-ring groove and the surface 48 outside (below) the O-ring groove 46. This difference is approx. 0.51mm (0.02") and on the circumference the clearance should be between about 0.76mm and about 2.29mm (0.03-0.09"). This will provide a sufficiently tight fit for the O-ring to function satisfactorily and reduces the risk of the coupling hanging up on this edge during the insertion operation. The difference between surface 48 and surface 50, which is illustrated by dimension B, is approx. 7.62mm (0.3") and on the circumference the clearance should be between approximately 12.7mm and 25.4mm (0.5-1.0").

Det finnes altså et konisk trinn mellom flaten 40 og flaten 44, hvilket er illustrert ved dimensjonen C, som utgjør ca. 2,29 mm, og som på omkretsen bær være mellom ca. 3,81 og 6,35 mm (0,15-0,25"). Dette bevirker at koblingen som helhet får en forsterket konisk form, slik at innstikkingsoperasjonen lettes under en vinkel, samtidig som det er opprettholdt maksimal belastningsopptagende flate mot låseringen 14. Ringen 14 er en splittet, utover forspent låsering, slik at den ifølge sin natur søker å fjære ut til den i fig. 2 visete stillingen. Under innstikkingsoperasjonen presses den innover ved hjelp av den koniske flaten 52, som dannet 30° med vertikalplanet og samvirker med flaten 22. Dette forårsaker at ringen trykkes sammen inne i tappens spor 38. Når den kommer fram til stedet for muffas låseringspor 26, springer den automatisk ut. There is therefore a conical step between the surface 40 and the surface 44, which is illustrated by the dimension C, which amounts to approx. 2.29 mm, and which on the circumference should be between approx. 3.81 and 6.35 mm (0.15-0.25"). This causes the coupling as a whole to take on a reinforced conical shape, so that the insertion operation is facilitated at an angle, while at the same time the maximum load-absorbing surface against the locking ring 14 is maintained . The ring 14 is a split, outwardly biased locking ring, so that, according to its nature, it tends to spring out to the position shown in Fig. 2. During the insertion operation, it is pressed inwards by means of the conical surface 52, which forms 30° with the vertical plane and cooperates with the surface 22. This causes the ring to be pressed together inside the pin's groove 38. When it reaches the location of the sleeve's locking ring groove 26, it automatically springs out.

For demontering trykkes ringen sammen igjen i sporet ved å påvirke skruene 18, som har en diameter på ca. 19,05 mm (3/4"). Dette bevirker at splittringen 14 trykkes sammen i sporet 38, slik at tappen kan fjernes. For å lette dette er det utformet en skråkant 54 som danner 15° med vertikalplanet og som strekker seg rundt den indre omkretsen av muffa nær den belastningsopptagende flaten 56. Denne skråkanten bær være mellom ca. 1,02 og 2,03 mm (01, 04-0, 08" ), slik at den letter glidningen av låseringen ved demonteringen men uten å ta bort for stor belastningsopptagende flate. For disassembly, the ring is pressed back together in the groove by influencing the screws 18, which have a diameter of approx. 19.05 mm (3/4"). This causes the split ring 14 to be pressed together in the groove 38, so that the pin can be removed. To facilitate this, a bevel 54 is formed forming 15° with the vertical plane and extending around it inner circumference of the sleeve near the load absorbing surface 56. This bevel should be between about 1.02 and 2.03 mm (01.04-0.08"), so as to facilitate the sliding of the snap ring during disassembly but without removing too large a load-absorbing surface.

Den radiale tykkelsen D av låseringen, slik trykkes, sammen i sporet med dimensjonen E, er slik at den ytre omkretsen av den sammentrykkede tingen et mindre enn muffas indre diameter ved- 24. Dybden D av ringen er imidlertid større enn dimensjoneni F, som er dybden av sporet med hensyn på det andre omkretspartiet 40. Når utkoblings- eller frigjøringsskruene 18 trykker ringen sammen i full utstrekning, er det følgelig ikke noen mulighet for at disse ringene skal henge seg opp på flaten 40 under demontering. The radial thickness D of the locking ring, thus pressed, together in the groove with dimension E, is such that the outer circumference of the compressed thing is one less than the inner diameter of the sleeve at- 24. The depth D of the ring is, however, greater than dimensionni F, which is the depth of the groove with regard to the second circumferential portion 40. When the disconnection or release screws 18 press the ring together to its full extent, there is consequently no possibility for these rings to hang up on the surface 40 during disassembly.

Dimensjonen G representerer størrelsen på låseringens spalte, som i ringens sammentrykkede tilstand overskrider 19,05 mm (3/4") som er f rigjøringsskruenes diameter. Det foreligger følgelig ikke noen mulighet for at en frigjøringsskrue skal bevege seg inn i åpningen og derved blokkere sammentrykkingen av splittringen. Dimension G represents the size of the snap ring gap, which in the compressed state of the ring exceeds 19.05 mm (3/4") which is the diameter of the release screws. Consequently, there is no possibility for a release screw to move into the opening and thereby block the compression of the split.

Når en splittring trykkes sammen, opptrer det maksimale bøyningsmomentet ved det punkt i ringen som ligger diagonalt overfor spalten. Ettersom bøyningsmomentet deretter varierer mens det beveger seg rundt ringen mot denne splaten, foreligger det sannsynlighet for at ringen, selvom den er trykket sammen, ikke er fullstendig sirkulær, men strekker seg utover nær spalten. For å unngå forstyrrende inngrep ved demontering som følge av dette fenomen, er det utformet en skråkant 60 på den ytre kanten av splittringen, nemlig under en vinkel H på 15° og med en maksimal dybde J på When a splitting ring is pressed together, the maximum bending moment occurs at the point in the ring which is diagonally opposite the gap. As the bending moment then varies as it moves around the ring towards this slit, there is a probability that the ring, although compressed, is not completely circular, but extends outwards near the slit. In order to avoid disturbing interventions during disassembly as a result of this phenomenon, a bevel 60 is designed on the outer edge of the splitting ring, namely at an angle H of 15° and with a maximum depth J of

ca. 2,03 mm (0,08"). Det er benyttet full dybde for skråkanten ved avskjæringen, som fortsetter rundt ringen idet skråkanten minsker til 0 gjennnom dimensjonen K, som utgjør en bue på 20-40° omkring ringens omkrets. Dette representerer den maksimale dimensjonen mellom frigjøringsskruene i muffa. about. 2.03mm (0.08"). Full depth is used for the bevel at the cut-off, which continues around the ring as the bevel diminishes to 0 through dimension K, which forms an arc of 20-40° around the circumference of the ring. This represents the maximum dimension between the release screws in the sleeve.

For å hindre dreining av koblingene etter montering, har det tidligere vært benyttet en stift 16 som samvirker med en V-formet utsparing gjennom enden av muffa. Ettersom enden av muffa ved bøyning imidlertid er et høyst belastet element, er spenningskonsentrasjonen i den gjennomgående utsparingen skadelig. Det har derfor blitt benyttet en utsparing med redusert dybde, slik at den ikke strekker seg gjennom hele overflaten av muffa. Det har imidlertid vist seg å være svært vanskelig å rette tappen og muffa korrekt inn i forhold til hverandre, ettersom dette ikke er så lett å se. I tillegg til den V-formede delutsparingen 62 er det følgelig utformet et rundt hus 64 på dette stedet. Dette gjør det mulig å lokalisere V-spalten og gir også adgang til visuelt å konstatere om skjøten er helt montert og således låst. In order to prevent the couplings from turning after assembly, a pin 16 has previously been used which cooperates with a V-shaped recess through the end of the sleeve. However, since the end of the sleeve when bending is a highly stressed element, the stress concentration in the through recess is harmful. A recess with a reduced depth has therefore been used, so that it does not extend through the entire surface of the sleeve. However, it has proven to be very difficult to align the pin and sleeve correctly in relation to each other, as this is not so easy to see. In addition to the V-shaped partial recess 62, a round housing 64 is consequently formed at this location. This makes it possible to locate the V-gap and also gives access to visually ascertain whether the joint is fully fitted and thus locked.

Claims

1. A snap-type spigot and socket pipe fitting intended for large diameter pipes comprising: a socket member (10) having a first cylindrical inner circumferential portion (24) near the outer end, an intermediate cylindrical inner circumferential portion (28) having a smaller diameter than the first circumferential portion (24), and a final cylindrical inner circumferential portion of even smaller diameter at the inner groove, an inner stop shoulder (34) at the inner end, which sleeve has an inner circumferential snap ring groove (26) outside the intermediate circumferential portion (28) and designed to receive a locking ring (14); a tap member (12) designed to fit into the sleeve member (10) and provided with a first cylindrical outer circumferential portion (36) near the inner end, an intermediate cylindrical outer circumferential portion (44) of smaller diameter, a final cylindrical outer circumferential portion (50) of even smaller diameter near the outer end, characterized in that it further comprises an end surface for abutment against the sleeve's stop shoulder (34) arranged on the pin element (12); an outer circumferential snap ring groove (38) in the pin between the first (36) and intermediate circumferential portion (44); an outwardly biased split snap ring (14) sized to fit into the snap ring grooves (26,38); member (18) to cause the locking ring (14) to retract. together, thereby permitting disconnection or release; in that there is a first, an intermediate, and a last; clearance between corresponding cylindrical parts of the pin (12)) and sleeve (10) when said end face rests against the stop shoulder (34); and where the diameters for said parts are dimensioned so that the intermediate clearance is smaller than both the first and the last clearance.

2. Pipe connection in accordance with requirement 1, characterized in that the outer diameter of the locking ring (14) in the compressed state is greater than the outer diameter of the pin (12) just outside the locking ring groove (38).

3. Pipe connection in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the pin (12) has a fourth cylindrical outer circumferential portion (40) between the locking ring groove (38) and the intermediate circumferential portion (44), which fourth portion has a diameter that lies between the diameter firstly (36) and the intermediate circumferential portion (44), but which is smaller than the outer diameter of the locking ring (14) in the compressed state.

4. Pipe connection in accordance with one of claims 1-3, characterized in that the sleeve's ring groove (26) has an inwardly facing load-absorbing shoulder (56), the inner circumference (54) of the sleeve (10) just outside the groove (26) is cut off approx. 15° with regard to the axis of the sleeve (10) to a maximum depth of approx. 1.02 to 2.03 mm (0.04-0.08 in).

5. Pipe connection in accordance with one of the claims 1-3, characterized by an external O-ring groove (46) in the pin between the intermediate (44) and the last peripheral part (50), as inside the O-ring groove there is an O- ring.

6. Pipe connection in accordance with requirement 5, characterized in that the pin has a fifth cylindrical outer circumferential portion (48) between the O-ring groove (46) and said last circumferential portion (50), which fifth portion has a diameter that lies between the diameter of the intermediate (44) and last circumferential portion (50) .

7. Pipe connection in accordance with requirements 1-3, characterized in that the means (18) for initiating the contraction of the lock ring (14) comprises a number of disconnection or release screws (18) placed around the periphery of the sleeve (10), the gap (G) in the lock ring in the compressed state being larger than the diameter of the release screws.

8. Pipe connection in accordance with requirement 7, characterized in that the locking ring (14) has an inclined edge (60) in the immediate vicinity of the slot (G), which inclined edge (60) has a maximum depth from the outer edge of approx. 2.54 mm (0.10") and approximately a 15° rise vertically along the outer edge, which bevel (60) continues from the slot (G) at a decreasing depth over a circumferential length which on both sides of the slot (G) corresponds to the maximum distance between the release screws (18) in the sleeve (10).

9. Pipe connection in accordance with claim 1, characterized in that it has a radially projecting straightening pin (16) placed on the first circumferential portion (36) of the pin (12), the sleeve (10) having a V-shaped recess (62) from its outer end and which is formed only in its inner surface, which u.tsparing serves to receive the pin (16) and initiate alignment together with this, which sleeve (10) also has a radial, circular hole (64) through the rest of the sleeve stock at the location of the V-recess.

10. Pipe connection in accordance with claim 3, characterized in that the pin's fourth peripheral part (40) has a diameter that is between approx. 0.76 and 2.29 mm (0.030-0.090 inch) less than the diameter of the first circumferential portion of the pin (36).

11. Pipe connection in accordance with claim 6, characterized in that the difference in diameter between the intermediate (44) and the fifth circumferential part (48) is between approx. 0.51 and 1.52 mm (0.02-0.06 inch).